五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】上帝之书 -- 我爱莫扎特

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              • 家园 那我就写个严谨版的

                对于顶点数V=4的三棱锥,E=6,F=4,有V-E+F=2成立。

                设对于V=n时的凸多面体有V-E+F=2成立,那么对于V=n+1的多面体随机取一个顶点A,设通过A点的棱数为a。

                设除去A点剩余点所构成的凸多面体其顶点数,棱数,面数分别为V1,E1,F1。

                分两种情况。

                1.如果A点处于其他n点组成的凸多面体外部,那么有

                V-V1=1,

                E-E1=a,(通过A点a条棱都是新增的)

                F-F1=a-1.(A点新增了a个面,破坏了一个面)

                由假设有V1-E1+F1=2,所以有V-E+F=2。

                2.如果A点处于其他n点组成的凸多面体边界上,那么有

                V-V1=1,

                E-E1=a-1,(A点新增了a条棱,破坏了A点所在面上的一条棱)

                F-F1=a-2,(A点新增了a个面,其中一个面和A点所在的面重合,又破坏了一个面)

                由假设有V1-E1+F1=2,所以有V-E+F=2。

                所以对于V=n+1的多面体V-E+F=2也成立。

                由数学归纳法可知,对于任意N面体,有V-E+F=2成立。

                • 家园 第一种情况

                  点看全图

                  外链图片需谨慎,可能会被源头改

                  外链出处

                  如图,从没P点到有P的过程中,破坏了两个面:EGF和EGH。事实上,可以类似构造出凸面体,增加一点后破坏了n个面。

                • 家园 继续挑刺

                  那么对于V=n+1的多面体随机取一个顶点A,设通过A点的棱数为a。

                  设除去A点剩余点所构成的凸多面体其顶点数,棱数,面数分别为V1,E1,F1。

                  去掉一个顶点后的多面体?

                  什么叫做去掉一个顶点?顶点连着的棱是否跟着被却掉?如果是的话,余下的那a个面变成什么样子?

                  我猜你的意思是说,把那些棱那一端的顶点再连起来,变成一个新的面。好吧,那为什么能“变成”一个新的面呢?别忘了,4个以上的点就不一定在同一个平面中哦。

                  • 家园 这个可以用凸包的概念解决

                    当然如果要问为什么这样的凸包是一个凸多面体,这就牵涉到如何定义凸多面体了。

                    • 家园 重点不在“凸”

                      我说的是,被切了一个角后,也就是他所谓挖去一个顶点后。那个“伤口”面不是个平面,因为与被挖掉的点相连的a个顶点很可能不在一个平面上。

                      • 家园 不要考虑挖掉的是什么

                        重新考虑去掉一个点后其余顶点生成的凸包,这样也可以解释去掉那个点和相关边后,需要补上的边和面。

                • 家园 有关1

                  见我提的第二个问题

                • 家园

                  大家接着挑错啊!

                  照我说,情况2是不必要的。你想想看对不?

                  • 家园 那得认为平面N边形有2个面才好,虽然事实上是这样。

                    其实我随机去掉一个点也有可能出现平面的情形,不过可以证明对于V>4时总有办法找出一个顶点去掉之后不会变成平面图形。

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